Przeczytaj
Warto przeczytać
Działanie na ciało niezrównoważonej siły wypadkowej powoduje zmianę prędkości, z jaką porusza się to ciało. Zmiana ta jest tym większa, im dłużej działa siła. Iloczyn siły oraz czasu jej działania na ciało nazywamy popędem siłypopędem siły .
Każde ciało posiadające masę , poruszające się z pewną prędkością, ma pęd .
Zmiana prędkości , pod wpływem działania niezrównoważonej siły, prowadzi zatem do zmiany pęduzmiany pędu tego ciała.
Korzystając z II zasady dynamiki możemy zapisać, że powyższy iloczyn jest równy iloczynowi siły i czasu jej działania, czyli popędowi.
Jednostką zmiany pędu jest kg · m/s, co wynika z powyższego wzoru wiążącego zmianę pędu z siłą.
Przykład 1.
Wyznaczmy zmianę pęduzmianę pędu, jakiej dozna w czasie = 4 s, swobodnie opadająca pod wpływem siły grawitacji , metalowa kulka o masie = 200 g.
Początkowy pęd kulki jest równy 0, ponieważ w chwili upuszczania kulka nie ma prędkości początkowej.
Natomiast pęd końcowy kulki wynosi:
Zmiana pędu jest różnicą pomiędzy wartością pędu końcowego i początkowego
Ponieważ w analizowanym przypadku pęd początkowy jest równy 0, więc zmiana wartości pędu jest równa pędowi końcowemu kulki.
Nie znamy jednak wartości prędkości końcowej swobodnie opadającej kulki. Wykorzystajmy zatem związek pomiędzy zmianą pędu i popędem siły, działającej na ciało .
Wartość siły grawitacji jest równa iloczynowi masy ciała i przyspieszenia grawitacyjnego . Wartość przyspieszenia grawitacyjnego wynosi = 9,81 m/sIndeks górny 22. A zatem zmiana wartości pędu w analizowanym przykładzie jest równa:
Przykład 2.
Najszybszy serwis Igi Świątek, zarejestrowany podczas wygranego przez nią turnieju tenisowego French Open 2020, rozgrywanego na kortach Roland Garros w Paryżu, to 181 km/h.
Obliczmy siłę, jaką rakieta tenisowa działała na piłkę w czasie tego uderzenia, przy założeniu, że kontakt piłki z rakietą trwał około 0,005 sekundy. Piłka tenisowa ma masę 65 g.
Zmiana pędu piłki jest równa popędowi siły, czyli:
Prędkość początkowa piłki jest równa zero, czyli
Zatem
Użyta siła jest około 1000 razy większa od ciężaru piłki.
Słowniczek
(ang.: change of momentum) różnica pomiędzy wartością końcową oraz początkową pędu ciała.
(ang.: impulse) iloczyn wartości siły i czasu, w którym oddziałuje ona na ciało.